JP2012179785A - 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液体噴射特性のばらつきを抑制することができると共に小型化することができる
液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を提供する。
【解決手段】第１の圧電アクチュエーター３００Ａに接続された第１の電極配線１１０Ａ
と、第１の圧電アクチュエーター３００Ａの上面及び下面の少なくとも一方を通過して、
第２の圧電アクチュエーター３００Ｂに接続された第２の電極配線１１０Ｂと、第２の圧
電アクチュエーター３００Ｂの上面側及び下面側の少なくとも一方には、電気的に絶縁さ
れて第１の圧電アクチュエーター３００Ａにおける第２の電極配線１１０Ｂと実質的に剛
性が揃ったダミー配線１１１Ａと、を具備する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、液体を噴射する液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に関し、特に液体としてイ
ンクを吐出するインクジェット式記録ヘッド及びインクジェット式記録装置に関する。

液体噴射ヘッド等に用いられる圧電素子は、電気機械変換機能を呈する圧電材料、例え
ば、結晶化した誘電材料からなる圧電体層を、２つの電極で挟んで構成されたものがある
。なお、液体噴射ヘッドの代表例としては、例えば、インク滴を吐出するノズル開口と連
通する圧力発生室の一部を振動板で構成し、この振動板を圧電素子により変形させて圧力
発生室のインクを加圧してノズル開口からインク滴を吐出させるインクジェット式記録ヘ
ッド等がある（例えば、特許文献１参照）。

ここで、圧電素子（圧電アクチュエーター）の高密度化に伴い、圧電素子に接続する配
線を引き回すためのスペースが必要で、ヘッドの面積が大型化してしまうという問題があ
る。

このため、振動板内に配線を設けるようにしたインクジェット式記録ヘッドが提案され
ている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００５−１４４８４７号公報 特許第４５８１６０５号公報

しかしながら、圧電素子に接続する配線を通す位置によって複数の圧電アクチュエータ
ーの間で剛性にばらつきが生じ、各圧電アクチュエーターの変位特性にばらつきが生じて
、液体の噴射特性が均一にできないという問題がある。

なお、このような問題はインクジェット式記録ヘッドだけではなく、インク以外の液体
を噴射する液体噴射ヘッドにおいても同様に存在する。

本発明はこのような事情に鑑み、液体噴射特性のばらつきを抑制することができると共
に小型化することができる液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を提供することを目的とする
。

上記課題を解決する本発明の態様は、少なくとも第１の圧力発生室と第２の圧力発生室
とが配設された流路形成基板と、前記第１の圧力発生室に圧力を付与して、当該第１の圧
力発生室に連通するノズル開口から液体を噴射させる第１の圧電アクチュエーターと、前
記第２の圧力発生室に圧力を付与して、当該第２の圧力発生室に連通するノズル開口から
液体を噴射させる第２の圧電アクチュエーターと、前記第１の圧電アクチュエーターに接
続された第１の電極配線と、前記第１の圧電アクチュエーターの上面及び下面の少なくと
も一方を通過して、前記第２の圧電アクチュエーターに接続された第２の電極配線と、前
記第２の圧電アクチュエーターの上面側及び下面側の少なくとも一方には、電気的に絶縁
されて前記第１の圧電アクチュエーターにおける前記第２の電極配線と実質的に剛性が揃
ったダミー配線と、を具備することを特徴とする液体噴射ヘッドにある。

かかる態様では、電極配線を圧電アクチュエーターの上面又は下面を通過させることに
より、流路形成基板の小型化を図ることができると共に、圧電アクチュエーターの高密度
化を図ることができる。また、ダミー配線を設けることによって圧電アクチュエーターの
変位特性のばらつきを低減して、液体噴射特性のばらつきを抑制することができる。

ここで、前記第１の圧電アクチュエーター及び前記第２の圧電アクチュエーターが、前
記流路形成基板の一方面側に振動板を介して設けられており、該振動板が、少なくとも第
１の振動板と第２の振動板とが積層されて構成されていると共に、前記第２の電極配線が
前記第１の振動板と前記第２の振動板との間に設けられていることが好ましい。これによ
れば、電極配線を２つの振動板の間に設けることで、電極配線を平坦面上に配置すること
が可能となり、電極配線を凹凸面に設ける場合に比べて付き周りを向上し、断線が発生す
るのを確実に抑制することができる。

また、前記圧電アクチュエーターが一方向に並設された列が、前記一方向と交差する方
向に複数列並設されており、前記第１の圧電アクチュエーターが、前記圧電アクチュエー
ターの列を構成する当該圧電アクチュエーターであると共に、前記第２の圧電アクチュエ
ーターが、前記第１の圧電アクチュエーターの列以外の列を構成する当該圧電アクチュエ
ーターであることが好ましい。これによれば、複数列の圧電アクチュエーターの列によっ
て、ノズル開口の多列化及び高密度化を実現できる。

また、前記一方向と交差する方向で互いに隣り合う前記圧電アクチュエーターの列の各
圧電アクチュエーターは、当該一方向と交差する方向で異なる位置に配置されていること
が好ましい。これによれば、ノズル開口を高解像度で配置することができる。

さらに、本発明の他の態様は、上記態様の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする
液体噴射装置にある。

かかる態様では、液体噴射特性のばらつきを抑制することができると共に小型化が可能
な液体噴射装置を実現できる。

実施形態１に係る記録ヘッドの概略斜視図である。 実施形態１に係る記録ヘッドの配線構成を模式的に示す平面図である。 実施形態１に係る記録ヘッドの断面図である。 実施形態１に係る記録ヘッドの断面図である。 実施形態１に係る記録ヘッドの断面図である。 実施形態１に係る記録ヘッドの断面図である。 他の実施形態に係る記録ヘッドの断面図である。 一実施形態にかかる記録装置の概略構成を示す図である。

以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録
ヘッドの概略構成を示す斜視図であり、図２は、インクジェット式記録ヘッドの配線構成
を模式的に示した平面図であり、図３は、図２のＡ−Ａ′線断面図、図４は、図２のＢ−
Ｂ′線断面図、図５は、図２のＣ−Ｃ′線断面図、図６は、図２のＤ−Ｄ′線断面図であ
る。

図１及び図３に示すように、液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッド
Ｉを構成する流路形成基板１０は、本実施形態では面方位（１１０）のシリコン単結晶基
板からなり、その一方の面には、振動板を構成する二酸化シリコンからなる厚さ０．５〜
２μｍの第１の振動板である弾性膜５０が形成されている。

流路形成基板１０には、一方の面とは反対側の面となる他方面側から異方性エッチング
することにより、圧力発生室１２が形成されている。そして、複数の隔壁１１によって区
画された圧力発生室１２が同じ色のインクを吐出する複数のノズル開口２１が並設される
方向に沿って並設されている。以降、この方向を圧力発生室１２の並設方向、又は第１の
方向と称する。また、流路形成基板１０には、圧力発生室１２が第１の方向に並設された
列が複数列、本実施形態では、４列設けられている。この圧力発生室１２が第１の方向に
沿って形成された圧力発生室１２の列が複数列設された列設方向を、以降、第２の方向と
称する。

また、流路形成基板１０の圧力発生室１２が開口する他方面側（弾性膜５０とは反対面
側）には、各圧力発生室１２と連通するノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０
が、接着剤や熱溶着フィルム等を介して接合されている。なお、ノズルプレート２０は、
例えば、ガラスセラミックス、シリコン単結晶基板、ステンレス鋼等からなる。

なお、圧力発生室１２は、当該圧力発生室１２の第１の方向に並設された列が、当該圧
力発生室１２の第２の方向に４列設けられている。ここで、一つの圧力発生室列に形成さ
れた圧力発生室１２は、当該列の隣の圧力発生室列に形成された圧力発生室１２との関係
では、第１の方向において、ずれて形成されている。すなわち、圧力発生室１２は隣の圧
力発生室１２の列の圧力発生室１２との関係では、千鳥状に配置されている。また、圧力
発生室１２に合わせて、ノズル開口２１も同様に千鳥状に配置されている。これにより、
高解像度の印刷が可能となっている。

一方、このような流路形成基板１０のノズルプレート２０とは反対側の面には、上述し
たように、厚さが例えば１．０μｍの第１の振動板である弾性膜５０が形成され、この弾
性膜５０上には、厚さが例えば、約０．４μｍの酸化ジルコニウムからなる第２の振動板
である絶縁体膜５５が形成されている。また、本実施形態では、詳しくは後述するが、弾
性膜５０と絶縁体膜５５との間には、電極配線１１０及びダミー配線１１１が設けられて
いる。さらに、この絶縁体膜５５上には、厚さが例えば、約０．２μｍの第１電極６０と
、厚さが例えば、約１．０μｍの圧電体層７０と、厚さが例えば、約０．０５μｍの第２
電極８０とが積層形成されている。ここで、本実施形態では、第１電極６０、圧電体層７
０及び第２電極８０と、を圧電アクチュエーター３００と称する。一般的には、第１電極
６０又は第２電極８０の何れか一方の電極を共通電極とし、他方の電極及び圧電体層７０
を各圧力発生室１２毎にパターニングして構成する。そして、ここでは２つの電極によっ
て挟まれた圧電体層７０の領域が、両電極への電圧の印加により電圧歪みが生じる部分で
あり、この領域を本実施形態では圧電体能動部という。

本実施形態では、図１〜図３に示すように、第１電極６０を複数の圧力発生室１２に相
対向する領域に亘って連続して設ける。この実施形態では、第１電極６０は、複数の圧力
発生室列に亘って形成されている。もちろん、複数の圧力発生室列同士で第１電極６０を
分割して形成してもよく、１つの圧力発生室列に亘って形成されていればよい。つまり、
第１電極６０は、複数の圧電アクチュエーター３００の共通電極となっている。これに対
し、第２電極８０及び圧電体層７０を圧力発生室１２毎に切り分けることで、第２電極８
０を各圧電アクチュエーター３００の個別電極としている。すなわち、圧電体能動部は、
圧電体層７０が第１電極６０及び他の第２電極８０と切り分けられた第２電極８０によっ
て、圧力発生室１２に相対向する領域に設けられていることになる。

また、本実施形態では、第１電極６０を圧電アクチュエーター３００の共通電極とし、
第２電極８０を圧電アクチュエーター３００の個別電極としているが、駆動回路や配線の
都合でこれを逆にしても支障はない。なお、上述した例では、弾性膜５０、絶縁体膜５５
及び第１電極６０と、弾性膜５０と絶縁体膜５５との間に設けられた電極配線１１０及び
ダミー配線１１１が振動板として作用する。

圧電体層７０は、第１電極６０上に形成される電気機械変換作用を示す圧電材料、特に
圧電材料の中でも一般式ＡＢＯ_３で示されるペロブスカイト構造を有する金属酸化物から
なる。圧電体層７０としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の強誘電体材
料や、これに酸化ニオブ、酸化ニッケル又は酸化マグネシウム等の金属酸化物を添加した
もの等が好適である。具体的には、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ_３）、チタン酸ジルコン酸鉛
（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３）、ジルコニウム酸鉛（ＰｂＺｒＯ_３）、チタン酸鉛ランタン
（（Ｐｂ，Ｌａ），ＴｉＯ_３）、ジルコン酸チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ
，Ｔｉ）Ｏ_３）又は、マグネシウムニオブ酸ジルコニウムチタン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ
）（Ｍｇ，Ｎｂ）Ｏ_３）等を用いることができる。圧電体層７０の厚さについては、製造
工程でクラックが発生しない程度に厚さを抑え、且つ十分な変位特性を呈する程度に厚く
形成する。ここでは、圧電体層７０は、１〜５μｍ前後の厚さとし、本実施形態では、１
．３μｍで形成した。また、圧電体層７０の製造方法としては、例えば、ゾル−ゲル法、
ＭＯＤ（Metal-Organic Decomposition）法、スパッタリング法又はレーザーアブレーシ
ョン法等のＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）法等のいわゆる薄膜形成方法を採用す
ることができる。また、印刷法で代表されるようなバルク状の圧電体膜も採用することが
できる。

また、図３に示すように、圧電アクチュエーター３００は、保護膜２００によって覆わ
れている。保護膜２００は、耐湿性を有する絶縁材料からなる。本実施形態では、保護膜
２００を圧電体層７０の側面と第２電極８０の側面及び上面の周縁部を覆い、且つ複数の
圧電アクチュエーター３００に亘って連続して設けるようにした。すなわち、第２電極８
０の上面の略中心領域である主要部は、保護膜２００が設けられておらず、第２電極８０
の上面の主要部を開口する開口部２０１が設けられている。

開口部２０１は、保護膜２００を厚さ方向に貫通して圧電アクチュエーター３００の第
１の方向に沿って矩形状に開口するものであり、例えば、流路形成基板１０上の全面に亘
って保護膜２００を形成した後、選択的にパターニングすることで形成することができる
。

このように圧電アクチュエーター３００の圧電体層７０を保護膜２００で覆うことによ
り、大気中の水分等に起因する圧電体層７０の破壊を防止することができる。ここで、こ
のような保護膜２００の材料としては、耐湿性を有する材料であればよく、例えば、公知
の絶縁性無機材料または絶縁性樹脂材料などが好適に用いられる。公知の絶縁性無機材料
としては、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ_ｘ）、酸化タンタル（ＴａＯ_ｘ）、酸化アルミ
ニウム（ＡｌＯ_ｘ）等を用いるのが好ましく、特に、無機アモルファス材料である酸化ア
ルミニウム（ＡｌＯ_ｘ）、例えば、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）を用いるのが好ましい。公知
の絶縁性樹脂材料としては、例えば、公知の感光性樹脂材料を用いてもよいし、非感光性
樹脂材料を用いてもよい。絶縁性樹脂材料が、感光性樹脂材料である場合、公知の不飽和
結合含有重合性化合物、光重合開始剤等も含んでいてもよい。具体的には、絶縁性樹脂材
料は、フォトレジストであってもよいし、ポリイミド、サイクロテン、ベンゾシクロブテ
ン（ＢＣＢ）、ポリビニルアルコール誘導体等の樹脂組成物であってもよい。保護膜２０
０の材料として酸化アルミニウムを用いた場合、保護膜２００の膜厚を１００ｎｍ程度と
比較的薄くしても、高湿度環境下での水分透過を十分に防ぐことができる。また、保護膜
２００に開口部２０１を設けることにより、保護膜２００が圧電アクチュエーター３００
（圧電体能動部）の変位を阻害するのを抑制し、インク吐出特性を良好に維持することが
できる。

なお、保護膜２００は、圧電アクチュエーター３００の少なくとも圧電体層７０の露出
された表面（側面）を覆うように設ければよく、各圧電アクチュエーター３００毎に保護
膜を設け、複数の圧電アクチュエーター３００に亘って不連続となるようにしてもよい。

この保護膜２００上には、例えば、金（Ａｕ）等からなるリード電極９０が設けられて
いる。リード電極９０は、一端部側が保護膜２００に設けられた第１コンタクトホール２
０２を介して第２電極８０に接続されている。また、リード電極９０の他端部は、弾性膜
５０と絶縁体膜５５との間に設けられた電極配線１１０に接続されている。具体的には、
第１電極６０及び絶縁体膜５５には、内周面が保護膜２００によって覆われた厚さ方向に
貫通する貫通孔である第２コンタクトホール６１が設けられており、リード電極９０の他
端部は、この第２コンタクトホール６１を介して電極配線１１０と接続されている。

ここで、弾性膜５０と絶縁体膜５５との間に設けられた電極配線１１０について以下に
詳細に説明する。

図２及び図３に示すように、電極配線１１０は、弾性膜５０と絶縁体膜５５との間に設
けられた、金属又は金属酸化物等の導電性材料で形成されたものである。この電極配線１
１０は、一端部が、流路形成基板１０の第２の方向の一端部側に設けられ、一端部側では
、フレキシブルプリントケーブルなどのテープ基板と接続される。そして、電極配線１１
０の他端部側は、各圧電アクチュエーター３００にまで延設されて、第２コンタクトホー
ル６１を通るリード電極９０と導通している。

ここで、図２に示すように、流路形成基板１０に設けられた圧電アクチュエーター３０
０の列を、電極配線の一端部側から近い順に１列目の圧電アクチュエーター３００Ａ、２
列目の圧電アクチュエーター３００Ｂ、３列目の圧電アクチュエーター３００Ｃ、４列目
の圧電アクチュエーター３００Ｄとする。このとき、１列目の圧電アクチュエーター３０
０Ａの第２電極８０に電気的に接続された電極配線１１０Ａは、本実施形態では、圧電ア
クチュエーター３００Ａの一端側から圧電アクチュエーター３００Ａの下面を通過して、
圧電アクチュエーター３００Ａの他端側まで設けられる。そして、圧電アクチュエーター
３００Ａの他端側でリード電極９０と接続されている。

また、２列目の圧電アクチュエーター３００Ｂに電気的に接続された電極配線１１０Ｂ
は、１列目の圧電アクチュエーター３００Ａの下面を通過して、そのまま、圧電アクチュ
エーター３００Ｂの一端側から圧電アクチュエーター３００Ｂの下面を通過して、圧電ア
クチュエーター３００Ｂの他端側で圧電アクチュエーター３００Ｂに対応したリード電極
９０と接続されている。

さらに、３列目の圧電アクチュエーター３００Ｃに電気的に接続された電極配線１１０
Ｃは、１列目の圧電アクチュエーター３００Ａと２列目の圧電アクチュエーター３００Ｂ
との下面を通過して、そのまま、圧電アクチュエーター３００Ｃの一端側から圧電アクチ
ュエーター３００Ｃの下面を通過して、圧電アクチュエーター３００Ｃの他端側で圧電ア
クチュエーター３００Ｃに対応したリード電極９０と接続されている。

また、４列目の圧電アクチュエーター３００Ｄに接続された電極配線１１０Ｄは、１列
目の圧電アクチュエーター３００Ａ、２列目の圧電アクチュエーター３００Ｂ及び３列目
の圧電アクチュエーター３００Ｃの下面を通過して、そのまま、圧電アクチュエーター３
００Ｄの一端側から圧電アクチュエーター３００Ｄの下面を通過して、圧電アクチュエー
ター３００Ｄの他端側で圧電アクチュエーター３００Ｄに対応したリード電極９０と接続
されている。

すなわち、１列目の圧電アクチュエーター３００Ａを第１の圧電アクチュエーターとし
、２列目の圧電アクチュエーター３００Ｂを第２の圧電アクチュエーターとすると、第１
の圧電アクチュエーター（３００Ａ）に第１の電極配線（電極配線１１０Ａ）が接続され
、第２の圧電アクチュエーター（３００Ｂ）に第２の電極配線（電極配線１１０Ｂ）が接
続され、第２の電極配線（１１０Ｂ）は、第１の圧電アクチュエーター（３００Ａ）の下
面を通過して設けられている。

また、２列目の圧電アクチュエーター３００Ｂを第１の圧電アクチュエーターとし、３
列目の圧電アクチュエーター３００Ｃを第２の圧電アクチュエーターとしても、同じよう
に、第１の圧電アクチュエーター（３００Ｂ）に第１の電極配線（１１０Ｂ）が接続され
、第２の圧電アクチュエーター（３００Ｃ）に第２の電極配線（１１０Ｃ）が接続され、
第２の電極配線（１１０Ｃ）は、第１の圧電アクチュエーター（３００Ｂ）の下面を通過
して設けられている。

さらに同様に、３列目の圧電アクチュエーター３００Ｃを第２の圧電アクチュエーター
とした場合に、１列目の圧電アクチュエーター３００Ａを第１の圧電アクチュエーターと
すれば、第１の圧電アクチュエーター（３００Ａ）に第１の電極配線（１１０Ａ）が接続
され、第２の圧電アクチュエーター（３００Ｃ）に第２の電極配線（１１０Ｃ）が接続さ
れ、第２の電極配線（１１０Ｃ）は、第１の圧電アクチュエーター（３００Ａ）の下面を
通過して設けられていることになる。

また、同様に、４列目の圧電アクチュエーター３００Ｄを第２の圧電アクチュエーター
とした場合、１列目の圧電アクチュエーター３００Ａを第１の圧電アクチュエーターとす
れば、第１の圧電アクチュエーター（３００Ａ）に第１の電極配線（１１０Ａ）が接続さ
れ、第２の圧電アクチュエーター（３００Ｄ）に第２の電極配線（１１０Ｄ）が接続され
、第２の電極配線（１１０Ｄ）は、第１の圧電アクチュエーター（３００Ａ）の下面を通
過して設けられていることになる。

同様に、４列目の圧電アクチュエーター３００Ｄを第２の圧電アクチュエーターとした
場合において、２列目の圧電アクチュエーター３００Ｂを第１の圧電アクチュエーターと
すれば、第１の圧電アクチュエーター（３００Ｂ）に第１の電極配線（１１０Ｂ）が接続
され、第２の圧電アクチュエーター（３００Ｄ）に第２の電極配線（１１０Ｄ）が接続さ
れ、第２の電極配線（１１０Ｄ）は、第１の圧電アクチュエーター（３００Ｂ）の下面を
通過して設けられていることになる。

同様に、４列目の圧電アクチュエーター３００Ｄを第２の圧電アクチュエーターとした
場合において、３列目の圧電アクチュエーター３００Ｃを第１の圧電アクチュエーターと
すれば、第１の圧電アクチュエーター（３００Ｃ）に第１の電極配線（１１０Ｃ）が接続
され、第２の圧電アクチュエーター（３００Ｄ）に第２の電極配線（１１０Ｄ）が接続さ
れ、第２の電極配線（１１０Ｄ）は、第１の圧電アクチュエーター（３００Ｃ）の下面を
通過して設けられていることになる。

このように、複数の圧電アクチュエーター３００の列（３００Ａ〜３００Ｄ）において
、何れか一つの列を構成する圧電アクチュエーター３００を第１の圧電アクチュエーター
とし、第１の圧電アクチュエーターが形成された列よりも配線電極の一端（外部配線との
接続部）から遠い側に存在して、他の列を構成する圧電アクチュエーター３００を第２の
圧電アクチュエーターとすれば、全ての圧電アクチュエーター３００の列において、第１
の圧電アクチュエーター３００に第１の電極配線１１０が接続され、第２の圧電アクチュ
エーター３００に第２の電極配線が接続され、第２の電極配線は、第１の圧電アクチュエ
ーターの下面を通過して設けられていることになる。

そして、このような圧電アクチュエーター３００（３００Ａ〜３００Ｄ）と、電極配線
１１０（１１０Ａ〜１１０Ｄ）との関係において、第２の圧電アクチュエーター３００に
は、第１の圧電アクチュエーター３００における第２の電極配線１１０と実質的に同じ剛
性となるダミー配線１１１が設けられている。

すなわち、第１の圧電アクチュエーターである１列目の圧電アクチュエーター３００Ａ
には、第２の圧電アクチュエーターである２列目の圧電アクチュエーター３００Ｂの第２
の電極配線１１０Ｂが下面を通過して設けられているため、圧電アクチュエーター３００
Ｂが、下面に第２の電極配線１１０Ｂが設けられた圧電アクチュエーター３００Ａと同じ
剛性となるように、圧電アクチュエーター３００Ｂの下面を通過するダミー配線１１１Ａ
が設けられている。

同様に、３列目の圧電アクチュエーター３００Ｃに接続される電極配線１１０Ｃ（第２
の電極配線）は、１列目の圧電アクチュエーター３００Ａと２列目の圧電アクチュエータ
ー３００Ｂとの下面を通過している。このため、３列目の圧電アクチュエーター３００Ｃ
には、１列目の圧電アクチュエーター３００Ａにおける第２の電極配線１１０Ｃと同じ剛
性となるダミー配線１１１Ｂと、２列目の圧電アクチュエーター３００Ｂにおける第２の
電極配線１１０Ｃと同じ剛性となるダミー配線１１１Ｃとが設けられている。

また、同様に、４列目の圧電アクチュエーター３００Ｄに接続される電極配線１１０Ｄ
（第２の電極配線）は、１列目の圧電アクチュエーター３００Ａと２列目の圧電アクチュ
エーター３００Ｂと３列目の圧電アクチュエーター３００Ｃとの下面を通過している。こ
のため、４列目の圧電アクチュエーター３００Ｄには、１列目の圧電アクチュエーター３
００Ａにおける第２の電極配線１１０Ｄと同じ剛性となるダミー配線１１１Ｄと、２列目
の圧電アクチュエーター３００Ｂにおける第２の電極配線１１０Ｄと同じ剛性となるダミ
ー配線１１１Ｅと、３列目の圧電アクチュエーター３００Ｃにおける第２の電極配線１１
０Ｄと同じ剛性となるダミー配線１１１Ｆとが設けられている。

つまり、１列目の圧電アクチュエーター３００Ａには、自身に接続される電極配線１１
０Ａと、２列目の圧電アクチュエーター３００Ｂに接続される電極配線１１０Ｂと、３列
目の圧電アクチュエーター３００Ｃに接続される電極配線１１０Ｃと、４列目の圧電アク
チュエーター３００Ｄに接続される電極配線１１０Ｄとの合計４本の電極配線１１０が下
面を通過して設けられている（図２及び図５参照）。

また、２列目の圧電アクチュエーター３００Ｂには、自身に接続される電極配線１１０
Ｂと、３列目の圧電アクチュエーター３００Ｃに接続される電極配線１１０Ｃと、４列目
の圧電アクチュエーター３００Ｄに接続される電極配線１１０Ｄとの３本の電極配線１１
０と、１本のダミー配線１１１Ａとの合計４本が下面を通過して設けられている。

また、３列目の圧電アクチュエーター３００Ｃには、自身に接続される電極配線１１０
Ｃと、４列目の圧電アクチュエーター３００Ｄに接続される電極配線１１０Ｄとの２本の
電極配線１１０と、２本のダミー配線１１１Ｂ、１１１Ｃとの合計４本が下面を通過して
設けられている。

さらに、４列目の圧電アクチュエーター３００Ｄには、自身に接続される電極配線１１
０Ｄと、３本のダミー配線１１１Ｄ、１１１Ｅ、１１１Ｆとの合計４本が下面を通過して
設けられている。

これにより、圧電アクチュエーター３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃ、３００Ｄと振動板
とで構成される駆動部において、全ての剛性のばらつきを低減して、圧電アクチュエータ
ー３００Ａ〜３００Ｄの変位特性のばらつきを抑制し、インク（液体）の噴射特性のばら
つきを抑制することができる。

ちなみに、各圧電アクチュエーター３００Ｂ〜３００Ｄにダミー配線１１１を設けない
と、圧電アクチュエーター３００Ａ〜３００Ｄには異なる本数の電極配線１１０が下面を
通過して設けられることになり、圧電アクチュエーター３００Ａ〜３００Ｄの剛性にばら
つきが生じ、変位特性にばらつきが生じてインク吐出特性にばらつきが生じてしまう。

また、本実施形態では、弾性膜５０と絶縁体膜５５との間に電極配線１１０を設けるよ
うにしたため、電極配線１１０を圧電アクチュエーター３００上（第１電極６０や絶縁体
膜５５上）を引き回すためのスペースが不要となる。したがって、流路形成基板１０を小
型化して、圧電アクチュエーター３００を高密度に配設することが可能となる。

なお、ダミー配線１１１（１１１Ａ〜１１１Ｆ）は、少なくとも圧力発生室１２に相対
向する領域に亘って連続して設けられている。すなわち、ダミー配線１１１は、圧電アク
チュエーター３００の下面を通過する電極配線１１０と同じ剛性となるように設ける必要
があり、圧電アクチュエーター３００の下面を通過する電極配線１１０は、圧力発生室１
２に相対向する領域に圧力発生室１２を跨って設けられているため、この電極配線１１０
と同じ剛性とするには、ダミー配線１１１を圧力発生室１２に相対向する領域に圧力発生
室１２を跨って設ける必要がある。ちなみに、圧電アクチュエーター３００の下面とは、
圧電アクチュエーター３００の圧電体能動部の下面のことである。したがって、本実施形
態では、圧電体能動部の端部は第２電極８０によって規定されているため、ダミー配線１
１１は、第２電極８０に相対向する領域、すなわち、第２電極８０側から平面視した際に
重複する領域に設けられていればよい。しかしながら、振動板の圧力発生室１２に相対向
する領域で、圧電体能動部以外の領域の剛性についても圧電アクチュエーター３００の変
位に与える影響は大きいため、ダミー配線１１１は、圧電体能動部以外の領域も含む振動
板の圧力発生室１２に相対向する領域に設けるのが好適である。このダミー配線１１１は
、電極配線１１０、リード電極９０、第１電極６０、第２電極８０とは電気的に接続され
ていない。

また、図１及び図４に示すように、流路形成基板１０の電極配線１１０の端部が設けら
れた一端部側では、電極配線１１０は、リード電極９０と同じ材料で同一層からなる端子
部９１が、絶縁体膜５５に設けられた第３コンタクトホール５６を介して接続されている
。この端子部９１によって絶縁体膜５５と弾性膜５０との間に設けられた電極配線１１０
は、絶縁体膜５５上に引き出されている。

そして、端子部９１には、各圧電アクチュエーター３００を駆動する駆動信号を供給す
る駆動回路（図示無し）が直接又は配線等を介して接続される。

また、図３及び図６に示すように、圧電アクチュエーター３００が形成された流路形成
基板１０上には、圧電アクチュエーター３００に対向する領域に、圧電アクチュエーター
３００の運動を阻害しない程度の空間を有する圧電アクチュエーター保持部３１を有する
保護基板３０が、接着剤等によって接合されている。圧電アクチュエーター３００は、こ
の圧電アクチュエーター保持部３１内に配置されているため、外部環境の影響を殆ど受け
ない状態で保護されている。なお、圧電アクチュエーター保持部３１は、密封されていて
も、密封されていなくてもよい。また、圧電アクチュエーター保持部３１は、各圧電アク
チュエーター３００毎に独立して設けてもよく、複数の圧電アクチュエーター３００に亘
って連続して設けるようにしてもよい。本実施形態では、圧電アクチュエーター保持部３
１を複数の圧電アクチュエーター３００の列に亘って列毎に連続して設けるようにした。

さらに、保護基板３０上の圧電アクチュエーター保持部３１に相対向する領域には、複
数の個別流路の共通のインク室（液体室）となるマニホールド１００が設けられている。
本実施形態では、マニホールド１００は、保護基板３０の流路形成基板１０との接合面と
は反対側の面に設けられた凹部で形成されている。すなわち、マニホールド１００は、保
護基板３０の流路形成基板１０とは反対側に開口しており、マニホールド１００の開口は
コンプライアンス基板４０によって封止されている。なお、マニホールド１００は、各圧
力発生室１２の列毎（圧電アクチュエーター３００の列毎）に個別に設けられている。本
実施形態では、圧力発生室１２の第２の方向に並設された列を４列設けたため、マニホー
ルド１００は、圧力発生室１２の列に対応して４個設けられている。また、各マニホール
ド１００は、圧力発生室１２の第１の方向で保護基板３０の両端部近傍まで設けられてい
る。

また、保護基板３０には、圧力発生室１２に対応して、マニホールド１００と連通する
厚さ方向に貫通した貫通孔１０１が設けられている。貫通孔１０１は、本実施形態では、
各圧力発生室１２毎に独立して設けるようにした。なお、貫通孔１０１を各列の複数の圧
力発生室１２に亘って１つ設けるようにしてもよい。

また、弾性膜５０、絶縁体膜５５及び第１電極６０には、保護基板３０の貫通孔１０１
に連通する連通孔１０２が設けられており、マニホールド１００からのインクは、貫通孔
１０１及び連通孔１０２を介して各圧力発生室１２に供給される。

このような保護基板３０の材料としては、例えば、ガラス、セラミックス材料、金属、
樹脂等が挙げられるが、流路形成基板１０の熱膨張率と略同一の材料で形成されているこ
とが好ましく、本実施形態では、流路形成基板１０と同一材料であるシリコン単結晶基板
を用いている。

また、保護基板３０のマニホールド１００が開口する面（流路形成基板１０とは反対側
の面）には、封止膜４１及び固定板４２からなるコンプライアンス基板４０が接合されて
いる。このコンプライアンス基板４０によってマニホールド１００の開口が封止されてい
る。

封止膜４１は、剛性が低く可撓性を有する材料、例えば、厚さが数μｍ程度のポリフェ
ニレンサルファイド（ＰＰＳ）フィルム等からなる。

また、固定板４２は、例えば、厚さが数十μｍ程度のステンレス鋼（ＳＵＳ）などの金
属などの硬質の材料からなる。固定板４２は、図１に示すように、保護基板３０のマニホ
ールド１００の周囲に亘って設けられており、マニホールド１００に相対向する領域は厚
さ方向に完全に除去された開口部４３となっている。そして、このような固定板４２の開
口部４３によって、マニホールド１００の一方面は、可撓性を有する封止膜４１のみで封
止された撓み変形可能な可撓部４６となっている。この可撓部４６が撓み変形することに
よってマニホールド１００内の圧力変動を吸収する。なお、特に図示しないが、コンプラ
イアンス基板４０には、マニホールド１００にインクを供給するための導入口が設けられ
ており、マニホールド１００には、導入口を介して外部からインクが供給される。

このような本実施形態のインクジェット式記録ヘッドＩでは、図示しない外部インク供
給手段と接続した導入口からインクを取り込み、マニホールド１００からノズル開口２１
に至るまで内部をインクで満たした後、図示しない駆動回路からの記録信号に従い、圧力
発生室１２に対応するそれぞれの第１電極６０と第２電極８０との間に電圧を印加し、弾
性膜５０、電極配線１１０、ダミー配線１１１、絶縁体膜５５、第１電極６０、圧電体層
７０及び第２電極８０をたわみ変形させることにより、各圧力発生室１２内の圧力が高ま
りノズル開口２１からインク滴が吐出する。

（他の実施形態）
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の基本的構成は上述したものに
限定されるものではない。例えば、上述した実施形態１では、電極配線１１０及びダミー
配線１１１を弾性膜５０と絶縁体膜５５との間に設けるようにしたが、特にこれに限定さ
れず、電極配線１１０及びダミー配線１１１の何れか一方又は両方は、圧電アクチュエー
ター３００の上面を通過するように配置してもよい。ここで、このような例を図７に示す
。なお、図７は、本発明の他の実施形態に係るインクジェット式記録ヘッドの断面図であ
る。

図７に示すように、弾性膜５０と絶縁体膜５５との間には、電極配線１１０が設けられ
ている。また、圧電アクチュエーター３００の上面、すなわち、流路形成基板１０とは反
対側の面には、ダミー配線１１１Ｇが設けられている。この場合には、ダミー配線１１１
Ｇが第２電極８０と接続されることになるが、電気的に何らかの機能を果たすために配置
している訳ではない。また、ダミー配線１１１Ｇが第２電極８０と接続されることになる
が、電極配線１１０、第１電極６０、リード電極９０には接続されていない。このような
構成としても、上述した実施形態１と同様に、流路形成基板１０が大型化（面積の増大）
するのを抑制して、圧電アクチュエーター３００の電極配線１１０を一方向に引き出すこ
とができる。また、ダミー配線１１１Ｇを設けることで、全ての圧電アクチュエーター３
００の変位特性のばらつきを抑制して、インク吐出特性のばらつきを抑制することができ
る。勿論、電極配線１１０を圧電アクチュエーター３００の上面に設けてもよい。すなわ
ち、ダミー配線１１１Ｇと電極配線１１０とを上面に設けてもよい。この場合には、振動
板として、弾性膜５０又は絶縁体膜５５の何れか一方を設けるようにしてもよく、また、
第１電極６０のみが振動板となるようにしてもよい。もちろん、ダミー配線を圧電アクチ
ュエーター３００の下面、すなわち、弾性膜５０と絶縁体膜５５との間に設け、電極配線
１１０を圧電アクチュエーター３００の上面を通過するように設けてもよい。ちなみに、
圧電アクチュエーター３００の上面に電極配線１１０を設ける場合、圧電アクチュエータ
ー３００上と絶縁体膜５５（保護膜２００）上との段差のある面に設けることになり、圧
電アクチュエーター３００の側面への付き周り不良による断線の虞がある。このため、電
極配線１１０は、圧電アクチュエーター３００の下面を通過するように設けることで、電
極配線１１０を平坦面に配置して、付き周り不良による断線等を確実に抑制することがで
きる。なお、ダミー配線については、剛性を揃えるために設けているため、断線しても構
わない。このため、ダミー配線は、上述のように圧電アクチュエーター３００の上面に設
けてもよい。

また、上述した実施形態１では、圧電アクチュエーター３００の下面を通過する電極配
線１１０及びダミー配線１１１として、弾性膜５０と絶縁体膜５５との間に設けるように
したが、特にこれに限定されず、電極配線１１０及びダミー配線１１１は、圧電アクチュ
エーター３００の下面であれば、絶縁体膜５５と第１電極６０との間に設けるようにして
もよい。ただし、電極配線１１０が第１電極６０と導通しないように、電極配線１１０と
第１電極６０との間に絶縁層を設ける必要がある。

さらに、例えば、上述した実施形態１では、第１電極６０を絶縁体膜５５上、すなわち
、絶縁体膜５５の圧電体層７０側の面上で引き回すようにしたが、特にこれに限定されず
、例えば、第１電極６０を圧電アクチュエーター３００の領域に設け、第１電極６０に接
続された電極配線を、圧電アクチュエーター３００の上面又は下面を通過するように設け
てもよい。すなわち、第１電極６０に接続された電極配線を第２電極８０に接続された電
極配線１１０と同様に設けるようにしてもよい。

また、上述した実施形態１では、電極配線１１０Ｂ、１１０Ｃ、１１０Ｄを圧電アクチ
ュエーター３００Ａの下面を通過するようにしたが、特にこれに限定されない。例えば、
圧電アクチュエーター３００Ａの列と圧電アクチュエーター３００Ｂの列とに接続された
電極配線１１０Ａ、１１０Ｂを流路形成基板１０の一端部側に引き出し、圧電アクチュエ
ーター３００Ｃの列と圧電アクチュエーター３００Ｄの列とに接続された電極配線１１０
Ｃ、１１０Ｄを流路形成基板１０の他端部側に引き出すようにしてもよい。この場合、電
極配線１１０Ｂは圧電アクチュエーター３００Ａの下面を通過し、電極配線１１０Ｃは圧
電アクチュエーター３００Ｄの下面を通過するように設ければよい。これに合わせてダミ
ー配線１１１も設ければよい。すなわち、第１の圧電アクチュエーターと第２の圧電アク
チュエーターとの組み合わせは、上述した実施形態１に限定されるものではなく、種々の
組み合わせが可能である。

また、上述した実施形態１では、流路形成基板１０として、結晶面方位が（１１０）面
のシリコン単結晶基板を例示したが、特にこれに限定されず、例えば、結晶面方位が（１
００）面のシリコン単結晶基板を用いるようにしてもよく、また、ＳＯＩ基板、ガラス等
の材料を用いるようにしてもよい。

また、これら各実施形態のインクジェット式記録ヘッドは、インクカートリッジ等と連
通するインク流路を具備する記録ヘッドユニットの一部を構成して、インクジェット式記
録装置に搭載される。図８は、そのインクジェット式記録装置の一例を示す概略図である
。

図８に示すように、インクジェット式記録ヘッドを有する記録ヘッドユニット１Ａ及び
１Ｂは、インク供給手段を構成するカートリッジ２Ａ及び２Ｂが着脱可能に設けられ、こ
の記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキャリッジ３は、装置本体４に取り付けら
れたキャリッジ軸５に軸方向移動自在に設けられている。この記録ヘッドユニット１Ａ及
び１Ｂは、例えば、それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出するも
のとしている。

そして、駆動モーター６の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト７を
介してキャリッジ３に伝達されることで、記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキ
ャリッジ３はキャリッジ軸５に沿って移動される。一方、装置本体４にはキャリッジ軸５
に沿ってプラテン８が設けられており、図示しない給紙ローラーなどにより給紙された紙
等の記録媒体である記録シートＳがプラテン８に巻き掛けられて搬送されるようになって
いる。

また、上述したインクジェット式記録装置ＩＩでは、インクジェット式記録ヘッドＩ（
ヘッドユニット１Ａ、１Ｂ）がキャリッジ３に搭載されて主走査方向に移動するものを例
示したが、特にこれに限定されず、例えば、インクジェット式記録ヘッドＩが固定されて
、紙等の記録シートＳを副走査方向に移動させるだけで印刷を行う、所謂ライン式記録装
置にも本発明を適用することができる。

なお、上記実施の形態においては、液体噴射ヘッドの一例としてインクジェット式記録
ヘッドを、また液体噴射装置の一例としてインクジェット式記録装置を挙げて説明したが
、本発明は、広く液体噴射ヘッド及び液体噴射装置全般を対象としたものであり、インク
以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドや液体噴射装置にも勿論適用することができる。そ
の他の液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンター等の画像記録装置に用いられる各種
の記録ヘッド、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッ
ド、有機ＥＬディスプレイ、ＦＥＤ（電界放出ディスプレイ）等の電極形成に用いられる
電極材料噴射ヘッド、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等が挙げら
れ、かかる液体噴射ヘッドを備えた液体噴射装置にも適用できる。

Ｉ インクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、 ＩＩ インクジェット式記録
装置（液体噴射装置）、 １０ 流路形成基板、 １２ 圧力発生室、 ２０ ノズルプ
レート、 ２１ ノズル開口、 ３０ 保護基板、 ４０ コンプライアンス基板、 ５
０ 弾性膜、 ５５ 絶縁体膜、 ６０ 第１電極、 ７０ 圧電体層、 ８０ 第２電
極、 ９０ リード電極、 ９１ 端子部、 １００ マニホールド、 １１０、１１０
Ａ〜１１０Ｄ 電極配線、 １１１、１１１Ａ〜１１１Ｇ ダミー配線、 ２００ 保護
膜、 ２０１ 開口部、 ３００、３００Ａ〜３００Ｄ 圧電アクチュエーター

Claims (5)

1. 少なくとも第１の圧力発生室と第２の圧力発生室とが配設された流路形成基板と、
   前記第１の圧力発生室に圧力を付与して、当該第１の圧力発生室に連通するノズル開口
   から液体を噴射させる第１の圧電アクチュエーターと、
   前記第２の圧力発生室に圧力を付与して、当該第２の圧力発生室に連通するノズル開口
   から液体を噴射させる第２の圧電アクチュエーターと、
   前記第１の圧電アクチュエーターに接続された第１の電極配線と、
   前記第１の圧電アクチュエーターの上面及び下面の少なくとも一方を通過して、前記第
   ２の圧電アクチュエーターに接続された第２の電極配線と、
   前記第２の圧電アクチュエーターの上面側及び下面側の少なくとも一方には、電気的に
   絶縁されて前記第１の圧電アクチュエーターにおける前記第２の電極配線と実質的に剛性
   が揃ったダミー配線と、を具備することを特徴とする液体噴射ヘッド。
2. 前記第１の圧電アクチュエーター及び前記第２の圧電アクチュエーターが、前記流路形
   成基板の一方面側に振動板を介して設けられており、
   該振動板が、少なくとも第１の振動板と第２の振動板とが積層されて構成されていると
   共に、前記第２の電極配線が前記第１の振動板と前記第２の振動板との間に設けられてい
   ることを特徴とする請求項１記載の液体噴射ヘッド。
3. 前記圧電アクチュエーターが一方向に並設された列が、前記一方向と交差する方向に複
   数列並設されており、
   前記第１の圧電アクチュエーターが、前記圧電アクチュエーターの列を構成する当該圧
   電アクチュエーターであると共に、前記第２の圧電アクチュエーターが、前記第１の圧電
   アクチュエーターの列以外の列を構成する当該圧電アクチュエーターであることを特徴と
   する請求項１又は２に記載の液体噴射ヘッド。
4. 前記一方向と交差する方向で互いに隣り合う前記圧電アクチュエーターの列の各圧電ア
   クチュエーターは、当該一方向と交差する方向で異なる位置に配置されていることを特徴
   とする請求項３記載の液体噴射ヘッド。
5. 請求項１〜４の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴
   射装置。

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